Onderzoekers van Nano-Meta Technologies Inc. (NMTI) in het Purdue Research Park hebben aangetoond hoe de belangrijkste beperkingen van een materiaal kunnen worden overwonnen dat de magnetische opslagindustrie in staat zou kunnen stellen om gegevensregistratiedichtheden te bereiken die veel verder gaan dan de huidige computers.

De nieuwe technologie zou het mogelijk kunnen maken om op ongekend kleine schaal gegevens vast te leggen met behulp van minuscule "nanoantennes" en om de hoeveelheid gegevens die op een standaard magnetische schijf kan worden opgeslagen met 10 tot 100 keer te vergroten.

De technologiestrategie van de opslagindustrie, warmteondersteunde magnetische opname (HAMR) genoemd, hangt af van het ontwerp van de nanoantenne, of near-field transducer (NFT), zei Urcan Güler, hoofdwetenschapper bij Nano-Meta Technologies.

HAMR maakt gebruik van "plasmonica, " een technologie die wolken van elektronen gebruikt, oppervlakteplasmonen genaamd, om licht te manipuleren en te beheersen. sommige van de plasmonische NFT's die in ontwikkeling zijn, zijn afhankelijk van het gebruik van metalen zoals goud en zilver, die niet mechanisch robuust zijn en een uitdaging vormen bij de fabricage en de betrouwbaarheid op lange termijn van de HAMR-opnamekop.

Onderzoekers van Nano-Meta Technologies en Purdue University werken eraan om goud te vervangen door titaniumnitride. Het materiaal biedt een hoge sterkte en duurzaamheid bij hoge temperaturen, en het gebruik ervan als nanoantenne baant de weg voor de volgende generatie opnamesystemen, zei Vladimir M. Shalaev, wetenschappelijk directeur van nanofotonica bij Purdue's Birck Nanotechnology Center en een vooraanstaande professor in elektrische en computertechniek.

De onderzoekers hebben de fysische eigenschappen van titaannitride gewijzigd, op maat gemaakt voor HAMR.

Een team van Nano-Meta Technologies en Purdue heeft een artikel geschreven over de noodzaak om nieuwe materialen te ontwikkelen als alternatief voor goud en zilver voor verschillende plasmonische toepassingen, met HAMR als voorbeeld. Het artikel is deze maand online gepubliceerd in het tijdschrift Faraday Discussions.

De technologie zou het mogelijk kunnen maken om de schijfopslagcapaciteitslimieten die worden opgelegd door conventionele magnetische opnamematerialen te omzeilen. Normaal gesproken, lenzen kunnen geen licht focussen dat kleiner is dan de golflengte van het licht zelf, die honderden nanometers breed is. Echter, nanoantennes zorgen ervoor dat licht kan worden gefocust op plekken die veel kleiner zijn dan de golflengte van licht, waardoor de opslagcapaciteit van het medium kan worden vergroot.

De industrie is terughoudend geweest om titaniumnitride te gebruiken voor potentiële nieuwe plasmonische toepassingen, omdat het maken van nano-antennes van conventioneel titaniumnitride leidt tot overmatige "zelfverhitting" door absorptie van het ingevoerde laserlicht, prestaties belemmeren. Gewoon titaannitride ondergaat ook oxidatiereacties bij hoge temperaturen die de optische eigenschappen verslechteren, zei Ernesto Marinero, een professor aan de Purdue's School of Materials Engineering, een expert in magnetische opnames en kwam bij de universiteit na een lange carrière in de opslagindustrie.

Om beide problemen aan te pakken, de onderzoekers hebben titaniumnitride aangepast om de intrinsieke lichtabsorptie aanzienlijk te verminderen, waardoor het pad wordt geplaveid om de zelfverwarmende wegversperring te overwinnen. Verder, de onderzoekers hebben ook het oxidatieprobleem opgelost door het materiaal te beschermen met een ultradunne coating die oxidatie voorkomt zonder de optische eigenschappen van het materiaal aan te tasten.

Het Faraday Discussions-artikel is geschreven door Guler; Alexander Kildishev, een universitair hoofddocent onderzoek in elektrische en computertechniek; Alexandra Boltasseva, een universitair hoofddocent elektrische en computertechniek; en Shalaev.

HAMR gebruikt een laser om een ​​nanoantenne te verlichten, een kleine structuur met de ideale vorm en grootte voor "optimale lichtkoppeling" om de vereiste spotgrootte op het opnamemedium te produceren. De antenne koppelt elektromagnetische energie aan een klein plekje, warmte creëren waardoor een magnetische kop de enen en nullen die nodig zijn voor gegevensopslag op een draaiende schijf kan schrijven. HAMR maakt het gebruik van opnamematerialen met superieure magnetische eigenschappen mogelijk om de stabiliteit van de nanoschaal enen en nullen van toekomstige computerdrives te garanderen.

Shalaev en Boltasseva richtten Nano-Meta Technologies Inc op. Het bedrijf richt zich in eerste instantie op drie toepassingen:HAMR; zonne thermophotovoltaics, waarin een ultradunne laag plasmonische metamaterialen de efficiëntie van zonnecellen drastisch zou kunnen verbeteren; en een nieuwe klinische therapeutische benadering met behulp van nanodeeltjes voor de behandeling van kanker.

Het onderzoek is ondersteund door de National Science Foundation via een Small Business Innovation Research-prijs die is toegekend aan NMTI voor de ontwikkeling van een duurzame HAMR NFT.

"Fase een, wat een haalbaarheidsproject is, levert veelbelovende resultaten op en NMTI zoekt industriële partners voor productontwikkeling, ' zei Güler.